意识！机器人会有吗？

　　在机器人技术界有一个词是禁忌，这个词是所有机器人科学家都想实现，但又在所有相关文献中都不会出现的词。这个词就是“意识”。

　　意识是什么？有很多词可以形容意识，但是我想用一个比较实际的定义，那就是自我想象的能力。大家能想象到自己明天去海滩的情景吗？能想象大海的味道，沙子的触感吗？可以想象我站在台上看大家是什么样子吗？想象自己在未经历的环境中的情景，不管是过去还是未来的情景，这种能力就是自我意识。也就是说不用亲身经历就可以进行决策。这就是我们想要机器人最终拥有的能力。

　　这种有自我意识的机器人在好莱坞电影中随处可见，电影中的机器人总是有自我意识的，有感情的。但现实是很不一样的，当今世界的所有机器人都是没有自我意识的。他们速度很快、很精准、可以全天候工作、有强劲力量，但是却没有适应力。达尔文在《生物起源》中曾说过，生存下来的不是群体中最强、最聪明的，而是最能适应变化的。所以说适应力至关重要。

　　“养殖”机器人

　　几年前我们开始了一个项目，不是设计机器人，而是养殖机器人。什么意思呢？我们把很多机器人元件投入物理模拟器，让模拟器连接各个元件、线路、电池，然后把性能最好的机器进行复制。随着时间的变化，变异会逐渐出现。当时我们在计算机上运算了几百代，然后来观察结果。最先的100代我们基本没得到什么有用的东西，都是一些没用的电路。但是在几代后，情况发生了变化，机器人越来越快。然后，我们再用3D打印的技术把这个机器人做出来，从虚拟的变成现实的。所以说，这些机器人他们不是设计出来的，而是进化出来的。

　　接下来，我开始设计更为复杂的机器人。它配有涡轮，可以跳跃，中心有罐状系统来控制空气动力，还使用同样的养殖系统来制造机器人的大脑系统，控制机器人前行。左上部有一个摄像头，监控所有动作。前进越远，能与其他控制器结合的几率就越大。我们让机器人自主做很多动作来测试，从中可以看到机器人的一些有趣行为。

　　我们再来回顾一下这两个项目，第一个项目用的是模拟器，最后将模拟结果呈现出来。但是模拟与现实存在较大的差距，模拟中能实现的，在现实中不一定能实现。所以这个方法对复杂的机器人并不适用。第二个项目中，机器人的设计是完全基于现实的。虽然没有用模拟器，但还要做很多测试，其结果就是，要“养殖”出有用机器人的时间会很长。

　　现在，我们运用的是第三种方法。一开始用一个简单的模拟器来养殖机器人，将最好的机器人在现实中测试。由于模拟器太简单，导致效果并不明显。不过，从这里我们可以收集机器人的各种感应和感官数据、单机驱动数据，然后运用这些大数据集来养殖模拟器。也就是说，不光是用单一的模拟器养殖机器人，我们还要同时养殖模拟器。通过这种办法，机器人变得越来越优秀，模拟器也越来越准确，从而够能模拟出更优秀的机器人。自主模拟和机器人在同时互相适应。这种机器人和模拟器互相适应的进化就是一种自我的意识。

　　我们制造的第三个机器人，有四条腿，每条腿上有两个马达，膝部和髋部各一个。另外，有两个倾斜感应器来感应前后左右的倾斜。不过，这个机器人不知道自己长什么样子、不知道自己到底是长得像条蛇还是像蜘蛛、也不知道这些马达是怎样连接起来的。机器人要想感觉自己走路的方式，首先要让马达任意运动，然后来感应倾斜，汇集这些感应数据来找到走路的感觉。

　　机器人通过感觉自己走路的方式来建立对于自己形态的假设。机器人开始意识到自己有四条腿，但还不知道如何协调。不过，在16次试验后，机器人开始形成对自己的意识，虽然对腿的意识还不是很准确，但是足以让机器人运动起来。在这个过程中，我们没有为机器人输入任何前进的程序，也没有进行过前进的测试。为了进一步测试，我们让机器人失去了一条腿。一天之后，机器人开始适应自我形象的变化，自我的形象中也少了一条腿。运用新的自我形象，机器人又找到了新的运动方式。机器人通过动力的改变来改变对自己的形象假设，并改变行为模式，也就是说，它进化了。

　　我们有很多实验都是基于一个想法，就是元认知。有一位科学家假设意识的出现必须是在有两个头脑的情况下，一个头脑与世界互动，另一个头脑与第一个头脑互动。必须要有这两个层级的认知才能有意识。我们基于这个假设制造了一个机器人，它有两个头脑。有一个大一点的头脑，让机器人可以四处走动，收集数据。它还有一个小一点的头脑可以检测下一层的头脑，并作出修改，从而帮助机器人适应新的环境。

　　此外，还有一种连续大脑的概念。连续大脑是各个头脑相互连接、互相控制，可以在不同层级上实现，并达到无限回归。例如，一个行动机器人，它对光源的感知特别强烈。还有一个观察机器人，它对行动机器人行为进行分析。如果观察机器人要让行动机器人掉到一个陷阱里，该怎么办呢？观察机器人通过对行动机器人的行为分析，会把光源放在与陷阱不同的地方，因为行动机器人首先会到处走一走，看到光源后会急转弯，这样就会掉进陷阱里。

　　我们的研究是关于元认知和双重思维，大家可能觉得这只跟机器人有关，但其实在很多方面都可以应用。比如，我们在过桥的时候，总觉得桥不够结实，怎么办？我们可以把这个桥放在模拟器中，让桥有自我意识。通过轻微颤动，然后逐渐形成关于自身的假设，最后找出桥的弱点。在医疗保健中也可以使用机器人来理解人类需要什么，需要什么帮助，或者用人类能理解的方式来行动。

　　3D打印和深度学习

　　现在有两种科技正在改变机器人技术，其中一种是3D打印，这种新的制造技术，可以制造任意的形态。几十年来我们都想用各种形态的元件来制造机器人，直到有了3D打印技术才得以实现。未来的机器人可能不是由元件组成的，也许会有更有机的外表。甚至可以在打印出来的元件中嵌入电路，这将会跟大家在电影中看到的机器人非常不同，电影中的可能比较老，有很多标准的元件。

　　第二种技术就是深度学习。过去几十年我们都在关注神经网络，但总是停留在浅层的神经网络。然而，只有针对深层神经网络的研究才会给人工智能带来巨大的突破。

　　我们建了一个深层网络，包含GPU科技，并培训它处理图像。在这个过程中，我们突然意识到，有一个神经网络是在追踪我们的脸。我们并没有培训其来追踪人脸，只是让它分类猫、狗、蜥蜴的图像。然而，它却自己学会了追踪人脸图像。最近，我们发表了一篇论文，指出培训这样的神经网络不需要很多数据，因为这些网络通过少量的数据就可以很快地学习。这是一个很振奋人心的发现，因为机器人可以自己学习了。

　　机器人自我意识给我们开启了崭新的大门，给我们带来有创造力、好奇心的机器人。我并不恐惧人工智能的发展，我更担心的是人类使用人工智能会对人类自身做什么。

　　（本文系根据利普森在百度百家上的演讲内容整理而成）

　　康奈尔大学创意机器人实验室主任 胡迪·利普森